JP2005236940A

JP2005236940A - 光線焦点距離範囲増加可能の線状光源

Info

Publication number: JP2005236940A
Application number: JP2004079611A
Authority: JP
Inventors: Rong-Yaw Wu; 呉栄曜; Shimei Gan; 顔志明; Shih-Che Chen; 程士哲
Original assignee: KEIDEN KODEN KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: KEIDEN KODEN KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-02
Also published as: TWI239204B; TW200529645A; US20050180159A1; US7140762B2

Abstract

【課題】本発明は、光源ユニット上に設けられる光案内棒と、前記光案内棒の外側を覆う光反射外被とを有する、光線焦点距離シーイング範囲増加可能の線状光源を提供する。
【解決手段】光案内棒の１つの面が光射出面で、この面には、反射の作用があり、他の面は、全てが反射面であり、光射出面の表面には、光線の屈折率や反射率を調整して光を均衡的に出力できる、漸進的に変化するギザギザがあり、光案内棒の外側を覆う光反射外被は、主な目的として、光線に対して反射作用を強化して、光の輝度を向上させるのであり、光反射外被には、光案内棒の光射出面に対応して、光を射出させる、透過開口が設けられ、さらに、透過開口の１つの側面には、反射板が設けられ、光の輝度や均衡度は、光案内棒の漸進的なギザギザ状である光射出面の設計と合わせて、大幅に向上されることだけでなく、光には、より大きい範囲の光線焦点距離を持たせる。
【選択図】図３

Description

本発明は、線状光源に関し、特に、ギザギザ状の光案内棒と、反射外被とを有し、光線の輝度や均衡度を向上して光線焦点距離のシーイング範囲増加可能の線状光源に関する。

スキャナーや、ファックス、複写機及び多功能周辺事務機械等は、日常生活において、頻繁に使用され、よく目に付く事務機械設備である。これらの設備は、主として、光学的な理論により、線状光源で、ワークを照射して、それから反射する光線に対して、明暗を感知して、出力画像が得られ、出力画像の品質は、走査光源に大いに係わり、射出光線の輝度や均衡度が悪ければ、ワークに対する敏感及び精確度が低下して、画像を出力する効果が悪くなり、ワークが、光源が到達できる焦点距離範囲(被写界深度)を超えたら、出力する画像が曖昧になり、従って、光源の設計については、関係業者が常に努力して研発する目標は、いかに、光出力の輝度や均衡度及び感知焦点距離を向上して、シーイング度を増加すること等であり、また、例えば、図面走査やコピなどの、異なる使用目的の異なる功能について、出力効果を向上することである。

従来の線状光源は、主な設計が円柱状や短冊柱状等であり、成形射出の工程が容易であるが、光線の回折や屈折の算出や、輝度や均衡度の制御或いは効果に、限度があるため、本発明者は、設計として、対称多辺形柱体の線状光源を提案し、例えば、図1の特願2003-297028の出願-『ギザギザ状である反射面を有する線』（特許文献１）で、図のように、光案内棒40’と光源ユニット50’とを有し、前記光案内棒40’は、アーク状の射出面42’を有する多辺形柱体であり、アーク状の射出面42’に対応して、反射面44’が設けられ、また、入射面46’及び複数の反射層48’があり、アーク状の射出面42’が、光線に対する集光作用を持つことにより、光の輝度を増加することだけでなく、光の均衡度もより良くなり、また、反射面44’を、ギザギザ状の表面に処理して、ギザギザの異なる角度により、光線には、異なる屈折率を持たして、それを射出するため、さらに、光の均衡度を向上でき、このような設計により、光案内棒40’に、光源ユニット50’上に設けられている発光ダイオードからの光線が案内された後、ギザギザである反射面44’により、光線がより均衡的になり、また、アーク状の射出面42’の集光効果により、良い光線出力が得られて、画像感知の品質を向上できる。上記の例では、光案内棒に対して、表面処理して、光線の均衡度を向上し、また、光案内棒の構造を改善することにより、集光効果を増加して、光線の輝度を向上するが、相当な効果が上がっても、研発では、技術向上に対する追求は、限界がないため、いかに、光線が進行する過程でのエネルギー減衰を低減することや、射出した光線の輝度や均衡度を更に向上させること、及び光線フォーカスの被写界深度の範囲を増加すること等は、ともに、業界が追求し続く開発の方向であり、従って、本発明は、更に、光線の出力輝度と均衡度を強化できることだけでなく、外被及び反射板の設計により、光線が、更に案内され再反射され、その散乱や拡散の損失を低減して、光線の焦点距離範囲を増加する、反射外被の線状光源を提供する。
特願２００３−２９７０２８

本発明は、光線焦点距離シーイング範囲増加可能の線状光源を提供する。

本発明の主な目的は、画像走査に適用され、走査の明瞭度を増加して、出力画像がより精確的である、線状光源を提供する。

本発明の他の目的は、光線焦点距離範囲の増加により、更に、感知距離がより遠いワークを感知できる、光線焦点距離増加可能の線状光源を提供する。

本発明の更に他の目的は、均衡的にワークを感知でき、光線の輝度が不均一であることによる出力のディストーションを無くす、良い光均衡度の線状光源を提供する。

本発明の更に他の目的は、射出した光線が、再び反射されることにより、光線エネルギーを集中して、光線輝度を大幅に向上する、高輝度の線状光源を提供する。

上記の目的を達成するため、本発明は、光源ユニット上に接続して設けられる光案内棒があり、光案内棒の外側を覆うように、光線を反射する光反射外被があり、また、光案内棒には、一つの面が光射出面で、この面にも、反射の作用があり、他の面は、全てが反射面であり、光射出面の表面は、光線の屈折率や反射率を調整して光を均衡的に出力できる、ギザギザ状であり、光案内棒の外側を覆う光反射外被には、光射出面に対応して、光を射出する透過開口が設けられ、さらに、透過開口の１つの側面には、反射板が設けられ、射出した光線を案内して反射板で反射させ、これにより、散乱や拡散による損失を低減して、出力光線の輝度を更に向上し、また、光線焦点距離範囲を増加する、線状光源である。

以下、図面を参照しながら、具体的な実施例を詳しく説明し、それにより、本発明の目的や技術内容、特徴及び達成できる効果は、より容易に理解できる。

本発明は、前記特願２００３−２９７０２８を基とするが、更に、構造の変更により、光線出力全体の輝度と均衡度を向上するだけでなく、光線の焦点距離範囲を増加する効果もあり、例えば、スキャンナや複写機等の画像装置に適用される場合、より良い出力効果が得られる。

先ず、図２は、本発明の線状光源1の立体構造図であり、主として、光源ユニット10と、光案内棒20と、光案内棒の外側を覆う光反射外被30とがある。図3の構造分解概念図を参照しながら、本発明の構造を詳しく説明し、線状光源1にある光源ユニット10は、光案内棒20と係合されることにより、一体になり、当該光案内棒20を固定するための、光案内棒の形状に対応する実装ベース12が設けられ、光源ユニット10の実装ベース12内には、本発明においての根本的な光源として、少なくとも１つの発光ダイオード(LED)14が設けられ、光案内棒20は、対称多辺形柱体であり、ここでは、八角形柱体を図式の実施例とし、光案内棒20の主な目的は、発光ダイオード14が生成した点状光源を、線状光源に変換し、光案内棒20の１つの面は、光を線性に射出するための射出面22で、他の面は、全てが、光線輝度を反射するための反射面24であり、また、光案内棒20のいずれかの一端は、入射面26であり、光源ユニット10と光案内棒20と一体にする時、当該入射面26は、光源ユニット10上に設けられる発光ダイオード14と対応し、これにより、発光ダイオード14が散発した光線は、当該入射面26を介して、光案内棒20に案内され、光案内棒20の構造により、光は、線性に散発される。

続いて、光反射外被30は、当該光案内棒20の外側を覆い、光線反射の効果を強化して、光射出の輝度を増加するもので、光反射外被30には、当該光案内棒20の射出面22に対応する位置に、線性光線が透過するための透過開口32が形成され、他の反射面24に対応する位置の外側には、光反射外被30が覆われ、光案内棒20に入っている光線は、反射面24と光反射外被30で反射された後、光の輝度が増加して、当該射出面22にある透過開口32から射出する。構造設計上で、光反射外被30に、更に、上外被34と下外被36とがあり、光案内棒20を、上外被34と下外被36との間に置いて、上、下外被34、36の組合せにより、光案内棒20が、光反射外被30に覆われ、光反射外被30の作用は、主として、光線を反射することであり、これにより、白い色や銀白色或いは銀色等の光反射効果がより良い色が選択できる。

また、光線反射の効果を、更に強化して、光線を、更に集中するため、下外被36において、透過開口32の一側には、更に、反射板38が設けられ、反射板38と当該透過開口32の垂直軸は、約30度乃至60度にし、これにより、光案内棒20内部で反射された後、射出面22を透過する光線は、その射出角度の範囲が、完全に希望なワーク40へ向って照射するのではなく、非常に広いため、反射板38の設計により、一部の光線を、もう一回反射させて、図4を参照しながら、上記の設計により、光線を、更に集中できて、射出の光のエネルギーを向上でき、光線の輝度が強化される。

また、図5は、本発明の光源ユニット10の正面図であり、発光ダイオード14は、ユーザのニーズに応して、赤発光ダイオードや、青発光ダイオード及び緑発光ダイオードから選ばれ、単色の光源しか要らない場合は、光源ユニット10上に、１つの色のLEDしか配置され、カラーの光源が要る場合は、少なくとも、それぞれに、赤、緑、青のLEDが１つ含まれ、しかし、各色のLEDの色が異なるため、その発光波長には、差があり、このため、発光ダイオード14の発光角度を最も一致するために、発光ダイオード14は、当該実装ベース12の中心点から外へ直径1.12±0.1センチメートルの円範囲内に設けられ、光案内棒20と実装ベース12とが、密接に係合される時、各色の光線が、集中されて、有効に光案内棒に入ることにより、無効の反射區域を減少できる。

本発明は、光線の輝度を向上することと、均衡度が良いこととを両立させるため、更に、射出面22の表面について、連続するギザギザがあるように、処理し、図6は、ギザギザ状の射出面の概念図であり、前記特願２００３−２９７０２８には、ギザギザ状の設計や計算方式により、非常に良い効果を来たすことを、掲示しているが、本発明のギザギザ状処理は、射出面22の外表面に形成され、前案においての光射出面に対応する漸進的なギザギザ設計とは、異なり、前案のギザギザは、内表面に形成され、光線は、先ず、当該ギザギザにより反射され、屈折された後、射出することにより、射出する光線の均衡度が増加できるが、所定の範囲を超えれば、ギザギザによる反射や屈折効果は、少しずつ明白になって、ギザギザの映像が残され、そのため、本発明は、ギザギザによる影響を低減することと、光線が均衡的に射出できることを実現するため、射出面22の外表面に対して、ギザギザ処理をし、光線は、先ず、光案内棒20の反射面24と光反射外被30での反射や屈折作用を介して、最後に、射出面22から射出され、この時、異なる角度のギザギザを設計することにより、光線の屈折を制御して、均衡な光線が得られ、また、光線が均衡化された後、直接射出するため、ギザギザの映像が残る問題が、軽くなるだけでなく、反射板38により、光線を集中する作用と合わせて、更に、射出する光線の焦点距離範囲を増加できる。

本発明において、ギザギザの設計は、光の均衡程度に、大いに係わり、本発明において、ギザギザの仰角(θ)範囲は、0.03度乃至0.15度であり、漸進的に増加する方式でもよいし、段階的に増加する方式でも良いし、二段階に増加する方式を例(図7を参照する)として、I段目の仰角範囲は、0.03度乃至0.09度の特定値(例えば0.07)で、II段目の仰角範囲は、0.09度乃至0.15度の特定値(例えば0.11)であり、三段階に増加する方式を例として、I段目の仰角範囲は、0.03度乃至0.05度の特定値(例えば0.04)で、II段目の仰角範囲は、0.05度乃至0.10度の特定値(例えば0.08)で、III段目の仰角範囲は、0.10度乃至0.15度の特定値(例えば0.12)であり、上記のように類比する。

以下は、射出面22上に形成されるギザギザの高さと斜面長さの計算方式であり、図6は、局部拡大図であり、仰角(θ)が同じである段階において、Lは、この段階のLED集光焦点合計長さで、ギザギザ毎の単位底部長さが同じで、Nは、算出するギザギザ乃至LED集光焦点の底面長さ(1-111の間)で、また、ギザギザの底角は、φ(30度乃至40度)であり、この時、
1個目のギザギザの高さX1＝(L-N1)*tanθ (1)
2個めのギザギザの高さX2＝(L-N2)*tanθ
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また、1個目のギザギザの斜面長さY1＝X1/sinφ1 (2)
2個目のギザギザの斜面長さY2＝X2/sinφ2
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上式(1)と(2)では、ギザギザの高さを算出してから、ギザギザの斜面長さを求め、Nとφとを変化することにより、ギザギザの斜面長さを変更して、光線の屈折率や反射率を制御する目的が達成できる。

図8と図9は、本発明の光線輝度の試験図で、主な目的は、反射板34の効果を検証し、同じ緑光光源において、入力能率(Duty)は、ともに、0.24であるが、反射板38が設けられていない輝度出力は、約0.9288Vであり、反射板38が設けられている出力輝度は、1.5432Vまで向上され、これから分かるように、本発明は、反射板38が設けられているため、有効に、光出力の輝度を向上し、また、ギザギザである射出面の設計に合わせて、高輝度と高均衡度の光線を得られるだけでなく、光線焦点距離範囲を増加することができ、これを応用することにより、品質のより良い、解像度の良い画像出力が得られる。

上記の説明は、ただ、本発明のよりよい実施例であり、本発明の実施範囲は、それによって、制限されなくて、本発明の特許の請求範囲内での形状や、構造、特徴及び精神に従って、色々な等価変更や修正は、本発明の特許の請求範囲内に含まれている。

特願２００３−２９７０２８に掲示される『Linear Light Source Having Indented Reflecting Plane』の立体構造概念図である。本発明の立体構造概念図である。本発明の構造分解概念図である。本発明の構造側視図である。本発明の光源ユニット正面図である。本発明の光射出面の表面ギザギザ処理の概念図である。本発明の光射出面の段階表面ギザギザ処理の概念図である。本発明の反射板を設置していない時の輝度試験結果図である。本発明の反射板を設置している時の輝度試験結果図である。

符号の説明

10’ 線状光源
20’ 光案内棒
22’ 入射面 23’ 反射面
24’ 射出面 25’ 反射層
30’ 光源ユニット
40’ 光案内棒
42’ アーク状面射出面 44’ 反射面
46’ 入射面 48’ 反射層
50’ 光源ユニット
1 線状光源
10 光源ユニット
12 実装ベース
14 発光ダイオード
20 光案内棒
22 射出面
24 反射面
26 入射面
30 光反射外被
32 透過開口
34 上外被
36 上外被
38 反射板
40 ワーク

Claims

多辺形柱体であり、１つの面が射出面で、他の複数の面が反射面であり、少なくとも一端が入射面で、当該射出面の表面がギザギザ状の表面である光案内棒と、
当該光案内棒と嵌挿し、少なくとも１つの発光ダイオードが設けられる光源ユニットと、
当該光案内棒の外側を覆って、当該射出面に対応する位置に透過開口が設けられ、当該透過開口の一側に反射板が設けられる光反射外被とを有する、ことを特徴とする、光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該光源ユニットには、当該光案内棒を固定するための、当該光案内棒の形状に対応する実装ベースが設けられる、ことを特徴とする、請求項１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該発光ダイオードは、更に、少なくとも１つの緑色発光ダイオードと、少なくとも１つの赤色発光ダイオードと、少なくとも１つの青色発光ダイオードとからなる、ことを特徴とする、請求項１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該発光ダイオードは、当該実装ベースの中心点から外へ直径1.12±0.1センチメートルの円範囲内に設けられる、ことを特徴とする、請求項２記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該ギザギザ状の表面は、漸進的なギザギザ状で、当該射出面の外表面に形成される、ことを特徴とする、請求項１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該光反射外被は、更に、上外被と下外被とがあり、当該上外被と当該下外被とが、一体に組み合わせられる、ことを特徴とする、請求項１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該反射板と当該透過開口の垂直軸は、30度乃至60度である、ことを特徴とする、請求項１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該ギザギザ状表面の角度は漸進的に増加し、その仰角の範囲が0.03度乃至0.15度である、ことを特徴とする、請求項５記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該ギザギザ状表面の仰角は多段階に増加する、ことを特徴とする、請求項5記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該光反射外被の色は、係選自白い色や銀白色或いは銀色から選ばれる１つである、ことを特徴とする、請求項１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
多辺形柱体であり、１つの面が射出面で、他の複数の面が反射面であり、少なくとも一端が入射面で、当該射出面の表面がギザギザ状の表面である光案内棒と、
当該光案内棒と嵌挿し、少なくとも１つの発光ダイオードが設けられる光源ユニットと、
当該光案内棒の外側を覆って、当該射出面に対応する位置に透過開口が設けられる光反射外被とを有する、ことを特徴とする、光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該ギザギザ状の表面は、漸進的なギザギザ状で、当該射出面の外表面に形成される、ことを特徴とする、請求項１１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該光源ユニットには、当該光案内棒を固定するための、当該光案内棒の形状に対応する実装ベースが設けられる、ことを特徴とする、請求項１１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該透過開口の一側には、更に反射板が設けられる、ことを特徴とする、請求項１１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該発光ダイオードは、更に、少なくとも１つの緑色発光ダイオードと、少なくとも１つの赤色発光ダイオードと、少なくとも１つの青色発光ダイオードとからなる、ことを特徴とする、請求項１１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該発光ダイオードは、当該実装ベースの中心点から外へ直径1.12±0.1センチメートルの円範囲内に設けられる、ことを特徴とする、請求項１３記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該光反射外被は、更に、上外被と下外被とがあり、当該上外被と当該下外被とが一体に組み合わせられる、ことを特徴とする、請求項１１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該反射板と当該透過開口の垂直軸は30度乃至60度である、ことを特徴とする、請求項１１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該ギザギザ状表面の角度は漸進的に増加し、その仰角の範囲が0.03度乃至0.15度である、ことを特徴とする、請求項１２記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該ギザギザ状表面の仰角は多段階に増加する、ことを特徴とする、請求項１２記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該光反射外被の色は、係選自白い色や銀白色或いは銀色から選ばれる１つである、ことを特徴とする、請求項１１記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
多辺形柱体であり、１つの面が射出面で、他の複数の面が反射面であり、少なくとも一端が入射面で、当該射出面及び当該複数の反射面には、少なくとも１つの面がギザギザ状の表面である光案内棒と、
当該光案内棒と嵌挿し、少なくとも１つの発光ダイオードが設けられる光源ユニットと、
当該光案内棒の外側を覆って、当該射出面に対応する位置に透過開口が設けられ、当該透過開口の一側に反射板が設けられる光反射外被とを有する、ことを特徴とする、光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該ギザギザ状の表面は漸進的である、ことを特徴とする、請求項２２記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該光源ユニットには、当該光案内棒を固定するための、当該光案内棒の形状に対応する実装ベースが設けられる、ことを特徴とする、請求項２２記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該発光ダイオードは、更に、少なくとも１つの緑色発光ダイオードと、少なくとも１つの赤色発光ダイオードと、少なくとも１つの青色発光ダイオードとからなる、ことを特徴とする、請求項２２記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該発光ダイオードは、当該実装ベースの中心点から外へ直径1.12±0.1センチメートルの円範囲内に設けられる、ことを特徴とする、請求項２４記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該光反射外被は、更に、上外被と下外被とがあり、当該上外被と当該下外被とが一体に組み合わせられる、ことを特徴とする、請求項２２記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該反射板と当該透過開口の垂直軸は30度乃至60度である、ことを特徴とする、請求項２２記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該ギザギザ状表面の角度は漸進的に増加し、その仰角の範囲が0.03度乃至0.15度である、ことを特徴とする、請求項２３記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。
当該光反射外被の色は、係選自白い色や銀白色或いは銀色から選ばれる１つである、ことを特徴とする、請求項２２記載の光線焦点距離範囲増加可能の線状光源。